自举电路分析

1.什么是自举电路
自举电路也叫升压电路,是利用自举升压二极管,自举升压电容等电子元件,使电容放电电压和电源电压叠加,从而使电压升高,有的电路升高的电压能达到数倍电源电压。
有一个12V的电路,电路中有一个场效应管需要15V的驱动电压,这个电压怎么弄出来?就是用自举。通常用一个电容和一个二极管,电容存储电荷,二极管防止电流倒灌,频率较高的时候,自举电路的电压就是电路输入的电压加上电容上的电压,起到升压的作用。【百度文库】

2.自举电路怎么用

以典型的BLDC桥驱动电路举例:
在这里插入图片描述

从上面的典型电路图和最初的设计原理图中均可发现:该芯片在Vcc和VB脚之间接了一个二极管,在VB和VS之间接了一个电容。这便构成了一个自举电路。
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IR2130S内部框图
作用:由于负载(电机)相对于上桥臂和下桥臂MOS位置不同,而MOS的开启条件Vgs>Vth,这便会导致想要上桥臂MOS导通,则其栅极对地所需的电压较大。
因为下桥臂MOS源极接地,想要导通只需要令其栅极电压大于开启电压Vth。而上桥臂MOS源极接到负载,如果上桥臂MOS导通,那么其源极电压将上升到H桥驱动电压也就是MOS的供电电压,此时如果栅极对地电压不变,那么Vgs可能小于Vth,又关断。因此想要使上桥臂MOS导通,必须想办法使其Vgs始终大于或一段时间内大于Vth(即栅极电压保持大于MOS管的电源电压+Vth)。

上图是IR2130S的内部原理框图。此类芯片的内部原理基本类似,右侧两个栅极控制脚(HO和LO)均是通过一对PMOS和NMOS进行互补控制。

二极管的选型:肖特基二极管,快速恢复,选型和频率有关,一般频率40K以上。
自举电容:IGBT 和 PM(POWERMOSFET)具有相似的门极特性。开通时,需要在极短的时间内向门极提供足够的栅电荷。假定在器件开通后,自举电容两端电压比器件充分导通所需要的电压(10V,高压侧锁定电压为 8.7/8.3V)要高; 再假定在自举电容充电路径上有 1.5V 的压降(包括 VD1 的正向压降) ; 最后假定有 1/2 的栅电压(栅极门槛电压 VTH 通常 3~5V)因泄漏电流引起电压降。综合上述条件,此时对应的自举电容可用下式表示。

自举电容的计算: Cboost>2Qg/(VCC-10-1.5)。
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IR2110S的内部框图,原理类似IR2130S。

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